建筑结构设计及工程结构选型分析

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摘要：随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑已经步入人们的生产与生活中，其安全性与稳定性一直是人们所关注的问题。高层建筑结构设计与选型直接影响建筑的稳定性，因此一直为人们所关注。对高层建筑特征进行介绍，重点论述了高层建筑结构设计，对高层建筑结构选型进行了深入探讨。

关键词：高层建筑；结构设计；结构选型

当前中国经济发展迅猛，房地产行业的发展如火如荼。建筑行业已经成为中国当前经济增长的主要支撑点，随着技术的不断进步，高层建筑已经越来越多的步入人们的生产与生活中，高层建筑的稳定性直接影响的建筑适应的安全性，因此，一直受到人们的重视。高层建筑的结构设计与选型直接关系到高层建筑的稳定性，历来是研究的重点与热点。

1高层建筑结构特征

作为人类社会发展的产物，高层建筑在城市化进程中的作用越来越重要。一般高度的建筑物结构都会对外界的水平负荷与垂直负荷进行承受，要求较高的抗震标准。当发生地震时，建筑物结构抗震性能不够，结构物不合理的平面布局，都会使得刚度中心与质量中心存在较大偏差。沿着竖向刚度结构发生变化，从而破坏建筑结构，由于结构过大扭矩造成建筑薄弱底层房屋的倒塌。特别是对于高层建筑，要求的抗震性能非常高。钢结构是现代高层建筑结构的基本结构，由于钢结构具有良好的抗震性能、较轻的自重、较高的刚度与强度，因此在高层建筑施工中的应用越来越普遍。

2高层建筑结构设计分析

2.1结构设计中水平荷载控制分析

高层建筑相对于底层建筑而言，其整体结构对水平载荷具有较大的承载量，因此，高层建筑整体稳定性直接受高层建筑结构设计中水平荷载水平控制的影响。建筑承受的倾覆力矩、建筑的偏心轴向力等都与高层建筑的水平荷载具有直接的关系，其关系为二次方倍数关系。因此，高层建筑结构设计中，对水平荷载需要进行严格的控制，从而使得由于过大的水平荷载造成的连锁性稳定性问题得到有效控制。

2.2结构设计中抗震性能控制分析

高层建筑结构设计中一个非常重要的内容就是高层建筑的抗震性能。高层建筑的抗震性能直接关系到建筑的安全使用与人员的安全。影响高层建筑抗震性的因素比较多。进行高层建筑结构设计过程中，需要考虑高层建筑在正常使用时水平荷载与竖向荷载，并且需要基于高层建筑结构选型，使得高层建筑在一定地震水平中的稳定性得到保障，确保高层建筑的“小震不坏，大震不倒”的抗震要求得到满足。

2.3结构设计中轴向变形控制分析

高层建筑在使用过程中，对于稳定性有直接影响的一个因素就是侧移问题。高层建筑产生侧移的主要原因在于，高层建筑整体上层与下层存在不同的水平荷载，当整体的刚度水平趋近于一致时，造成了结构侧向形变移动。高层建筑发生侧移的水平和建筑的高度的四次方存在正比例的关系，因此，对于高层建筑结构设计中必须要充分重视对侧移水平的控制。

2.4结构设计中的自重控制分析

高层建筑的体量和向基础结构传递荷载随着高层建筑高度的增加而增加。当高层建筑整体自重水平比地基承受能力高时，就会造成高层建筑发生下沉、抗震性能不足、倾覆等问题。对于软土地基等不良地质条件下，由于高层建筑自重造成的问题更加严重。所以，高层建筑在设计过程中，必须与工程地质的实际条件相结合，基于优化高层建筑结构使得高层建筑自重降低，从而确保高层建筑的自重不会超过基础结构极限承载的能力，使得高层建筑的整体稳定性得到保障。

3高层建筑结构选型分析

3.1高层建筑上部结构选型

（1）框架结构。

梁、楼板与柱等构件构成了高层建筑框架结构，其优点是延展性好，建筑空间大，结构的自重比较轻等。高层建筑框架结构中填充墙有很多选择。其中轻质隔墙结构是最为普遍的结构，其有着良好的经济性和轴向稳定性。在7度设防条件下的50m高度范围适用高层结构框架结构。

（2）框架——剪力墙结构。

高层建筑的框架——剪力墙结构把建筑内部的电梯间进行转化，使其成为筒体结构，从而对水平荷载造成的建筑整体稳定性影响进行抵抗。高层建筑整体竖向荷载主要通过框架柱承担，其刚度和抗震性比较好。在7度设防条件下的120m高度范围适用高层建筑框架——剪力墙结构。

（3）剪力墙结构。

具有良好的整体性，并且较大的侧向刚度，水平力的作用下侧移量比较下，对房间内部的布置有利。在合适的位置进行构洞的开结，从而构成若干个断肢剪力墙，对于整体的刚度进行调整。另外，为了降低工程造价以及使得高层建筑结构的自重降低，可以采用轻质填充墙。在7度设防条件下的120m高度范围比较适用剪力墙结构。

3.2高层建筑下部结构选型

（1）交叉梁基础结构。

交叉梁基础结构的下部是通过相互交叉条形梁构成的，在框剪力结构体系并且层数比较少的高层建筑中比较适用。

（2）柱下独立基础结构。

该结构其承载的荷载比较低，并且就施工建设过程中要求较高的地质条件，在框架结构并且层数比较少的高层建筑中应用比较多。

（3）片筏基础结构。

整体上片筏基础结构具有较低的刚性，要求在相对理想地质土体上提供辅助的荷载，对于沉降、裂缝与形变等问题要给予充分充实，一般在层数比较少的高层建筑结构中应用比较多。

（4）复合基础结构。

针对地质土体结构整体稳定性的加固工作在基坑施工环节中实施。复合基础结构的应用主要是层数比较多的高层建筑，也被应用在土质相对比较弱的建筑中。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基的典型。在高层建筑地基建设中的应用比较普遍。

4结束语

高层建筑结构设计融合结构分析、数学优化与计算机技术等，作为综合性技术工作其实用性非常强。随着高层建筑的不断发展，结构体系越来越复杂，建筑平面功能越来越高，因此，在高层建筑的结构设计与选型方面的要求也不断提高。基于高层建筑稳定与安全的基础上，对高层建筑的结构进行科学设计与合理选型，从而不断推动高层建筑设计技术的发展。

参考文献：

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[2]丁玎.绿色病房楼建筑技术研究[D].山东建筑大学,2014.

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作者：刘超 单位：灵璧县规划设计室